FR3098184A1 - Perfectionnement des dispositifs de direction par fils pour une application a des vehicules pendulaires - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif de direction par fils pour véhicule automobile, comprenant un volant (V) monté, d’une part, sur un axe (X) de support rotatif et couplé, d’autre part, à des moyens de régulation agissant sur ledit axe pour lui appliquer un effort destiné à contrer la rotation du volant, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation comprennent au moins un jeu de deux butées (1a, 1b) montées, respectivement, de part et d’autre de l’axe (X) de support et dont l’écartement angulaire est variable en fonction de la vitesse du véhicule. Figure. 2

Description

PERFECTIONNEMENT DES DISPOSITIFS DE DIRECTION PAR FILS POUR UNE APPLICATION A DES VEHICULES PENDULAIRES

L’invention s’applique au domaine des dispositifs de direction pour véhicules (automobiles, motocycles, tricycles motorisés, …).

Plus particulièrement, l’invention concerne un perfectionnement des dispositifs du type par fils dits aussi « by wire » ainsi qu’un véhicule pendulaire équipé d’un tel dispositif perfectionné.

Généralement, dans un système embarqué fonctionnant par fils, dit aussi « by wire », les liaisons mécaniques traditionnelles sont remplacées par des liaisons électriques filaires couplées à des moyens d’assistance électroniques. Cet équipement permet de simplifier la conception des véhicules, d’améliorer la sécurité et d’affiner les lois de commande des organes fonctionnels.

Un tel système appliqué à un dispositif de direction permet d'améliorer significativement l'assistance à la conduite en assurant une démultiplication variable du volant en fonction de la vitesse.

Toutefois, du fait que le volant n’est plus directement en prise avec les roues du véhicule, les sensations de conduite en relation avec la route et la trajectoire ne sont plus transmises au conducteur et ne sont donc plus perceptibles. Pour remédier à ce défaut, il est alors prévu de simuler ces sensations au moyen d'un couplage forcé entre les roues et le volant de direction.


Ainsi, avec une direction de véhicule du type « by-wire », le volant est relié au système de direction par une liaison électronique filaire et le retour d’effort vers le conducteur est assuré par un moteur électrique destiné à exercer un couple sur le volant.

Dans cette configuration, le conducteur dispose alors d’un volant dont l’angle de braquage est de préférence analysé par un calculateur qui agit sur le moteur électrique pour définir la cinématique de braquage des roues en fonction de divers paramètres et, notamment, de la vitesse du véhicule.

Dans ce contexte, le brevet français FR-A1-2827250 décrit un dispositif de direction pour véhicules comprenant des moyens passifs de retour d'effort et des moyens passifs amortisseurs d'effort. Ces moyens sont destinés à reproduire les caractéristiques traditionnelles du couple à appliquer au volant en n’utilisant que des éléments mécaniques.

Par ailleurs, le brevet français FR-A1-2918028 décrit un système de direction du type « by wire » pourvu d’un dispositif de restitution d’effort. Ce dispositif de restitution d’effort comprend, d’une part, un moteur électrique intégré dans le volant et lui appliquant, via son arbre de support, un premier couple et, d’autre part, un organe complémentaire appliquant un second couple au volant au moyen d'un arbre auxiliaire en liaison rigide avec l’arbre de support du volant.

Cependant, les dispositifs connus sont complexes, onéreux et n’offrent pas la possibilité de faire varier la course rotative du volant en la contrôlant.

Bien qu’avec ces dispositifs connus, la démultiplication puisse être variable, la limitation de l’angle de braquage total du volant est toutefois réalisée au moyen d’un moteur électrique appliquant un couple important pour simuler un effet de butée. Ces dispositifs ne constituent donc pas une solution économique et intégralement mécanique susceptible d’assurer une limitation des efforts du volant.

En outre, à faible vitesse, les écarts de trajectoires sont moins violents qu’à grande vitesse et il est alors possible de réduire l’angle de braquage nécessaire d’une valeur donnée pour pouvoir effectuer aisément les manœuvres.

Pourtant, il s’avère que la conduite de ces véhicules pendulaires, qui s’effectue avec un guidon, nécessite une aptitude particulière car elle s’apparente à la conduite d’un deux-roues motorisé. Or, ce mode de conduite peut ne pas convenir à une population plus encline à un mode de conduite classique dont la direction est assurée au moyen d’un volant de direction comme c’est le cas avec une voiture particulière.

La présente invention a pour objectif de proposer un dispositif de direction de structure simple et économique comprenant des moyens mécaniques de retour d’effort permettant d’offrir au conducteur un angle de braquage limité et sécurisé des roues à haute vitesse de façon à éviter les écarts intempestifs de trajectoire ainsi qu’un angle de braquage important des roues à basse vitesse pour faciliter les manœuvres.

Ainsi, le dispositif de direction de l’invention permet, pour un véhicule économique destiné à être équipé d’une direction par fils, de contrôler l’amplitude de la course angulaire du volant de butée à butée, sans avoir recours à des organes électriques complexes et onéreux tels qu’un moteur de retour d’effort.

Ce but est atteint au moyen d’un dispositif de direction à fils pour véhicule automobile, comprenant un volant monté, d’une part, sur un axe de support rotatif et couplé, d’autre part, à des moyens de régulation agissant sur ledit axe pour lui appliquer un effort destiné à contrer la rotation du volant, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation comprennent au moins un jeu de deux butées montées, respectivement, de part et d’autre de l’axe de support et dont l’écartement angulaire est variable en fonction de la vitesse du véhicule .

Le dispositif de direction de l’invention consiste ainsi à équiper le volant d’un système de variation mécanique de l’angle de braquage de butée à butée.

Selon une caractéristique avantageuse, l’axe du volant porte un bossage engagé entre les deux butées avec lesquelles il est destiné à venir en contact lors de la rotation du volant pour limiter sa course angulaire.

Selon une variante spécifique du dispositif de direction de l’invention, les moyens de régulation comprennent, en outre, un mécanisme de retour d’effort comprenant des organes de rappel élastique et des amortisseurs.

De préférence, les butées sont pilotées par une came commandée par un organe moteur asservi à la vitesse du véhicule.

Dans cette configuration, l’écartement des butées se réduit d’autant que la vitesse du véhicule augmente.

Selon une première variante de réalisation du dispositif de l’invention, les butées comprennent des corps en matériau élastomère portés par les extrémités de berceaux montés autour de l’axe de support du volant.

Selon une autre variante, les butées comprennent des ressorts hélicoïdaux enroulés sur des berceaux montés autour de l’axe de support du volant et calés aux extrémités de ces berceaux par des épaulements.

Un autre objet de l’invention est un véhicule pendulaire, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif de direction présentant les caractéristiques mentionnées ci-dessus.

L’invention permet d’équiper un véhicule économique, pourvu d’une direction par fils, de moyens de contrôle de l’amplitude totale de rotation du volant en fonction de la vitesse du véhicule, sans avoir recours à des organes complexes de retour d’effort.

En outre, grâce aux organes de rappel élastique et d’amortissement associés aux butées, le dispositif de direction de l’invention permet d’éviter les coups de volants brusques et renforce ainsi la sécurité de la conduite.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après.

est une vue schématique d’un dispositif de direction par fils traditionnel.

est une vue schématique d’un mode de réalisation du dispositif de direction de l’invention.

est une vue schématique en coupe transversale partielle du mode de réalisation de la figure 1 dans une position correspondant à une allure lente du véhicule.

est une vue schématique en coupe transversale partielle du mode de réalisation de la figure 1 dans une position correspondant à une allure rapide du véhicule.

est une vue schématique en coupe transversale d’un autre mode de réalisation du dispositif de direction de l’invention.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.

Naturellement, les modes de mise en œuvre du procédé de l’invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.

L’invention concerne le domaine de conduite des véhicules et, plus particulièrement, celui de la direction par fils de ces véhicules dites aussi direction « by wire ».

L’invention pourrait également s’appliquer à une direction conventionnelle avec un axe de rotation reliant le volant à un mécanisme de direction qui serait limité angulairement par le dispositif de l’invention.

Avec une direction par fils, les liaisons mécaniques traditionnelles sont remplacées par des liaisons électriques filaires couplées à des moyens d’assistance électroniques, comme illustré par la figure 1.

Dans ce cas, le volant V est relié aux organes de direction D en prise avec les roues R par une liaison électronique filaire F et le retour d’effort vers le conducteur est assuré, par exemple, par un moteur électrique M destiné à exercer un couple sur le volant.

Le volant V est monté, d’une part, sur un axe X de support rotatif et est couplé, d’autre part, à des moyens de régulation agissant sur cet axe pour lui appliquer un effort destiné à contrer la rotation du volant V.

Dans cette configuration, le conducteur dispose alors d’un volant dont l’angle de braquage est assisté et régulé par une démultiplication variable, notamment, en fonction de la vitesse du véhicule.

L’invention vise à perfectionner ce dispositif de direction en le simplifiant pour l’adapter à des véhicules économiques et, en particulier, à des véhicules dits pendulaires (à trois ou quatre roues) en vue de remplacer le guidon qui est traditionnellement utilisé avec ce type de véhicule.

Ainsi, selon l’invention, les moyens de régulation de la rotation du volant V comprennent au moins un jeu de deux butées 1a, 1b montées, respectivement, de part et d’autre de l’axe X de support et dont l’écartement angulaire est variable en fonction de la vitesse du véhicule.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif de direction est pourvu de deux jeux de butées montées de façon juxtaposée et coaxiale, autour et le long de l’axe X.

Les butées 1a, 1b coopèrent avec un bossage 2 porté par l’axe X. Le bossage 2 est engagé entre les deux butées 1a, 1b avec lesquelles il est destiné à venir en contact lors de la rotation du volant V pour limiter l’amplitude de sa course angulaire.

Ces butées 1a, 1b sont réalisées sous forme de corps 10 en matériau élastomère portés par les extrémités de berceaux 11 qui sont montés autour de l’axe X comme représentées sur les figures 3A et 3B ou, comme dans la variante illustrée par la figure 4, sous forme de ressorts hélicoïdaux 12 enroulés sur les berceaux 11 en étant calés aux extrémités par des épaulements 13.

Les moyens de régulation sont dotés, à titre complémentaire, d’un mécanisme de retour d’effort M (figure 2) comprenant des organes de rappel élastique tels que des ressorts (non représentés) et des amortisseurs.

Ces moyens de régulation complémentaires permettent de renforcer la résistance s’appliquant à la rotation de l’axe X en évitant ainsi les brusques coups de volant mais sans bloquer sa rotation vers la droite ou vers la gauche en direction des butées 1a, 1b.

De préférence, les butées 1a, 1b sont pilotées par une came (non représentée) commandée par un organe moteur tel qu’un moteur électrique couplé, par exemple, à un capteur de la vitesse du véhicule.

Il est prévu, selon l’invention que l’écartement des butées se réduise d’autant que la vitesse du véhicule augmente.

Ainsi, comme illustré par la figure 3A à faible vitesse du véhicule, les butées s’écartent ce qui offre une liberté de rotation importante de l’axe X et donc du volant V de la butée 1a à la butée 1b et inversement (l’amplitude de la course étant matérialisée par la longueur et le sens des flèches).

En revanche, lorsque la vitesse du véhicule augmente, les butées 1a, 1b se rapprochent progressivement l’une de l’autre, comme illustré par la figure 3B, laissant une amplitude angulaire de braquage de plus en plus réduite pour l’axe X et donc pour la course du volant V.

Claims (8)

1. Dispositif de direction par fils pour véhicule automobile, comprenant un volant (V) monté, d’une part, sur un axe (X) de support rotatif et couplé, d’autre part, à des moyens de régulation agissant sur ledit axe pour lui appliquer un effort destiné à contrer la rotation du volant, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation comprennent au moins un jeu de deux butées (1a, 1b) montées, respectivement, de part et d’autre de l’axe (X) de support et dont l’écartement angulaire est variable en fonction de la vitesse du véhicule.
2. Dispositif de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit axe (X) porte un bossage (2) engagé entre les deux butées (1a, 1b) avec lesquelles il est destiné à venir en contact lors de la rotation du volant (V) pour limiter sa course angulaire.
3. Dispositif de direction selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation comprennent, en outre, un mécanisme de retour d’effort comprenant des organes de rappel élastique et des amortisseurs.
4. Dispositif de direction selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites butées (1a, 1b) sont pilotées par une came commandée par un organe moteur asservi à la vitesse du véhicule.
5. Dispositif de direction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’écartement des butées (1a, 1b) se réduit d’autant que la vitesse du véhicule augmente.
6. Dispositif de direction selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites butées (1a, 1b) comprennent des corps (10) en matériau élastomère portés par les extrémités de berceaux (11) montés autour de l’axe (X) de support du volant (V).
7. Dispositif de direction selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites butées (1a, 1b) comprennent des ressorts (12) enroulés sur des berceaux (11) montés autour de l’axe (X) de support du volant (V) et calés aux extrémités desdits berceaux par des épaulements (13).
8. Véhicule pendulaire, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif de direction selon l’une des revendications précédentes.